含氟侧链在自交联含氟乳胶膜上的排列 .pdfVIP

维普资讯

Ｖｏ１．２９高等学校化学学报Ｎｏ．８

２００８年８月ＣＨＥＭＩＣＡＬＪＯＵＲＮＡＬＯＦＣＨＩＮＥＳＥＵＮＩＶＥＲＳＩＴＩＥＳ１６９８～１７０２

含氟侧链在自交联含氟乳胶膜上的排列

秦总根，涂伟萍

（１．广东警官学院侦查系，广州５１０２３２；２．华南理工大学化工学院，广州５１０６４０）

摘要借助ＪＣ２０００Ａ静态接触角测量仪和ＸＰＳ对所制备的自交联含氟乳液涂膜进行表征及分析，分别利用

实验法和基团贡献法计算涂膜的表面自由能，探讨含氟侧链在自交联含氟乳胶膜的排列．结果表明，增加含

氟单体的用量，可以降低含氟聚合物涂膜的表面自由能，但当含氟单体用量超过２０．３％时，涂膜的表面自

由能的变化不大，含氟乳胶膜具有良好的自我恢复性能．进一步的研究结果表明，含氟聚合物乳液成膜后含

氟侧链在涂膜表面的排列是一种无规则排列．

关键词含氟侧链；含氟乳胶膜；排列；自我恢复功能

中图分类号Ｏ６３１文献标识码Ａ文章编号０２５１－０７９０（２００８）０８—１６９８－０５

含氟聚合物因其较低的表面能而具有优良的化学稳定性、耐热性、自润滑性及耐大气老化性等特

性，在纺织、塑料、造纸、电子、化工和机械等现代工业中发挥着极为重要的作用．含氟聚合物的低

表面能是由于其含氟侧链在聚合物涂膜表面排列所致，含氟侧链在涂膜表面的排列和分布对涂膜的表

面性能具有很大的影响．Ｋａｔａｎｏ等使用ｘ射线衍射仪和Ｗｉｌｈｅｌｍｙ技术，研究了分别含有３个氟、９

个氟和ｌ７个氟原子的含氟单体的均聚物侧链在聚合物涂膜表面的排列．他们认为，在低湿状态下，聚

合物侧链很规则地固定排列在涂膜表面，氟化组分完全屏蔽了极性基团，致使涂膜具有低的表面能，

Ｍｏｏｒｅ等也得出了类似的结论；而在高湿状态下，Ｋａｔａｎｏ等认为聚合物侧链在涂膜表面呈现一小

的倾斜角，氟化组分屏蔽作用减弱，但聚合物涂膜表面仍然分布着氟化组分，不会出现基团重排现象．

因此，不管在低湿状态还是在高湿状态下，含氟涂膜表面只含有碳和氟原子，而氧等其它原子不

可能出现在涂膜表面，这就是说含氟涂膜表面只具有憎油性．然而，Ｅｌｍａｎ等用ＸＰＳ对侧链含

ｃ００ｃＨ（ＣＦ）Ｆ基团的含氟聚合物膜表面进行研究，发现膜表面含有氧原子，认为氧原子可能来

自不纯物中带来的氧；也有研究发现含氟聚合物涂膜具有某种程度的亲水性Ｊ．

针对以上问题，我们选用含有一ｃ００ｃＨ（ＣＦ）Ｆ链段的含氟单体，制备自交联含氟聚合物乳液，

利用ｘ射线光电子能谱（ＸＰＳ）和静态接触角测量仪等，并运用Ｆｅｄｏｒｓ和Ｆｏｗｋｅｓ理论进行计算、分析，

对含氟侧链在自交联含氟乳胶膜的排列和乳胶膜表面氧的来源进行探讨．

１实验部分

１．１材料

自交联含氟乳液按文献［６］方法制备；去离子水为实验室自制．

１．２涂膜的制备

将含氟乳液破乳，分离，用甲醇洗去小分子量的杂质和乳化剂，用水洗涤至ｐＨ值为６～７，分别倒

覆在玻璃片上．置于真空干燥器中，按成膜所要求的温度进行成膜．

１．３分析与表征方法

采用ＶＧＥＳＣＡＬＡＢＭＫｌＩ型光电子能谱仪对乳胶膜进行表面能谱和元素分析．ｘ射线源是Ｍｇ的

特征Ｋｓ射线，能量为１２５３．６ｅＶ，功率为２００Ｗ（１０ｋＶ×２０ｍＡ），能量分析器固定透过能为２０ｅＶ．

将乳胶膜制成２８ｍｍ×１１ｍｍ试样，采用ＪＣ２０００Ａ静态接触角测量仪，将液滴通过注射器针头滴

收稿日期：２００７—１０－２２．

联系人简介：秦总根，男，博士，讲师，从事精细化工产品开发及研究．Ｅ—ｍｍｌ：ｑｉｎｚｏｎｇｇｅｎ＠１２６．ｃｏｎｒ